package program.map;

/**
 * 基于二分搜索树-映射
 * 时间复杂度:
 *  1. 平均: O(logn);
 *  2. 最差: O(n); 转换成为了链表.
 *
 * 解决转换为链表的方法： 就是平衡二叉树.
 *
 * @param <K>： key-键
 * @param <V>： value-值
 */
public class BSTMap<K extends Comparable<K>, V> implements Map<K, V> {
    private class Node {
        public K key;
        public V value;

        public Node left, right;

        public Node(K key, V value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.left = null;
            this.right = null;
        }
    }

    /**
     * 根节点
     */
    private Node root;

    /**
     * 节点个数
     */
    private int size;

    public BSTMap() {
        this.root = null;
        this.size = 0;
    }

    public BSTMap(K key, V value) {
        this.root = new Node(key, value);
        this.size++;
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    @Override
    public int getSize() {
        return size;
    }

    /**
     * 添加元素
     */
    @Override
    public void add(K key, V value) {
        root = add(root, key, value);
    }

    /**
     * 递归添加元素.
     */
    private Node add(Node node, K key, V value) {
        if (node == null) {
            size++;
            return new Node(key, value);
        }

        if (key.compareTo(node.key) < 0) {
            node.left = add(node.left, key, value);
        } else if (key.compareTo(node.key) > 0) {
            node.right = add(node.right, key, value);
        } else {
            // 当key相等的时候, 相当于更新的操作,
            node.value = value;
        }

        return node;
    }

    /**
     * 查询key是否存在.
     */
    @Override
    public boolean contains(K key) {
        return getNode(root, key) != null;
    }

    /**
     * 根据key, 获取Value.
     */
    @Override
    public V get(K key) {
        Node node = getNode(root, key);
        return node == null ? null : node.value;
    }

    /**
     * 根据key, 更新value
     */
    @Override
    public V set(K key, V newVal) {
        Node node = getNode(root, key);
        if (node != null) {
            V oldVal = node.value;
            node.value = newVal;
            return oldVal;
        }

        return null;
    }

    /**
     * 递归查找key的Node节点.
     */
    private Node getNode(Node node, K key) {
        if (node == null) {
            // 未找到元素
            return null;
        }

        if (key.compareTo(node.key) == 0) {
            return node;
        } else if (key.compareTo(node.key) < 0) {
            return getNode(node.left, key);
        } else {
            return getNode(node.right, key);
        }
    }

    /**
     * 根据key, 删除节点.
     */
    @Override
    public V remove(K key) {
        Node node = getNode(root, key);
        if (node != null) {
            root = remove(root, key);
            return node.value;
        }

        return null;
    }

    /**
     * 递归删除key节点.
     */
    private Node remove(Node node, K key) {
        if (node == null) {
            return null;
        }

        if (key.compareTo(node.key) < 0) {
            node.left = remove(node.left, key);
            return node;
        } else if (key.compareTo(node.key) > 0) {
            node.right = remove(node.right, key);
            return node;
        } else {
            // 左子树为空情况
            if (node.left == null) {
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null;
                size --;
                return rightNode;
            }

            // 右子树为空情况
            if (node.right == null) {
                Node leftNode = node.left;
                node.left = null;
                size --;
                return leftNode;
            }

            /**
             * 待删除节点, 左右子树都不为空的情况
             *
             * 找到比待删除节点大的最小节点(即待删除节点的右子树的最小节点)
             * 用这个节点代替被删除的节点位置
             */
            Node successor = minimum(node.right);
            successor.right = removeMin(node.right);
            successor.left = node.left;

            node.left = node.right = null;
            return successor;
        }
    }

    /**
     * 查找node节点的最小元素.
     */
    private Node minimum(Node node) {
        if (node.left == null) {
            return node;
        }

        return minimum(node.left);
    }

    /**
     * 删除以node为根的二分搜索树中的最小节点.
     * 返回删除节点后新的二分搜索树的根.
     */
    private Node removeMin(Node node) {
        if (node.left == null) {
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size --;
            return rightNode;
        }

        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }
}
